DE19740527A1 - Method of controlling fuel injection in internal combustion (IC) engine - Google Patents

Method of controlling fuel injection in internal combustion (IC) engine

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Abstract

The method involves outputting a stored injection parameter (SOI) for steady-state engine (4) operation depending on driver demand and input parameters, esp. the engine revs. rate. The injection parameter is varied for improved operation in non-steady state engine operation. The stored injection parameter is altered using a correction value (SOIDIFF) which is generated in a correction element (5) during non-steady state engine states. The correction element is a transfer element with the driver demand or injection parameter as input.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Kraft­ stoffeinspritzung bei einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for controlling the force fuel injection in an internal combustion engine according to the Preamble of claim 1.

Ein solches Verfahren wird in DE 195 35 056 C1 beschrieben. Die Steuerung des Einspritzbeginnwinkels erfolgt hier durch ein Motorsteuergerät, das in einem Kennfeld in Abhängigkeit von Eingangsgrößen wie Fahrpedalstellung und Motordrehzahl eine erforderliche Einspritzinformation, insbesondere den Einspritzbeginnwinkel, zum Betrieb einer Brennkraftmaschine bestimmt. Dies geschieht üblicherweise dadurch, daß in einem Kennfeld für verschiedene Eingangsgrößen die erforderliche Einspritzinformation abgelegt ist. Ein solches Kennfeld ist in der Regel für den stationären Betriebszustand der Brenn­ kraftmaschine optimal, da die darin enthaltenen Werte in der Regel aus Motorprüfstandsversuchen stammen. Für instationäre Betriebszustände, d.h für Übergänge von einem stationären Be­ triebszustand in einen anderen, sind die vom Kennfeld gelie­ ferten Werte nicht optimal, insbesondere hinsichtlich Abgas­ verhalten und Brennstoffverbrauch. Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, zeitliche Gradienten von Motorbetriebskenn­ größen wie z. B. Motormomentsollwert oder Motordrehzahl zu verwenden, um die im Kennfeld abgelegten Werte für instatio­ näre Betriebsphasen zu korrigieren, um dadurch ein verbesser­ tes Motorbetriebsverhalten zu erzielen. Dies geschieht da­ durch, daß für die zeitlichen Gradienten einer oder mehrerer Motorbetriebsparameter ein entsprechendes Kennfeld vorgesehen wird, mit dessen Werten für instationäre Betriebsphasen die Werte des Kennfeldes für stationäre Betriebsphasen korrigiert werden können. Für dieses zusätzliche Kennfeld muß zum einen ein entsprechender Speicherbaustein vorgesehen werden, zum anderen müssen die Werte des Kennfeldes experimentell ermit­ telt werden.Such a method is described in DE 195 35 056 C1. The injection start angle is controlled here by an engine control unit that is dependent on a map of input variables such as accelerator pedal position and engine speed a required injection information, in particular the Injection start angle, for operating an internal combustion engine certainly. This usually happens because in one Map required for various input variables Injection information is stored. Such a map is usually for the steady operating state of the burning optimal engine because the values contained therein in the Usually come from engine test bench tests. For transient Operating states, i.e. for transitions from a stationary loading drive state in another, are those from the map values are not optimal, especially with regard to exhaust gas behavior and fuel consumption. It is up to date Technology known, time gradients of engine operating characteristics sizes such as B. Engine torque setpoint or engine speed too use the values for instatio Correct nary operating phases in order to improve to achieve engine performance. This happens there by that for the time gradient of one or more A corresponding map is provided for engine operating parameters with its values for transient operating phases Corrected map values for stationary operating phases can be. For this additional map, on the one hand a corresponding memory chip can be provided for  others must experimentally determine the values of the map be communicated.

Es liegt deshalb der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung bei einer Brennkraftmaschine anzugeben, bei dem auf das zusätzliche Kennfeld verzichtet werden kann.It is therefore the object of the invention, a Ver drive to control the fuel injection at a Internal combustion engine, specifying the additional Map can be dispensed with.

Die genannte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentan­ spruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The above object is achieved with the features of the patent spell 1 solved. Advantageous further developments are in the Subclaims marked.

Erfindungsgemäß werden die einem Kennfeld entnommenen Ein­ spritzparameter für instationäre Betriebszustände der Brenn­ kraftmaschine durch den Ausgangswert eines Übertragungsglie­ des korrigiert. Durch geeignete Auswahl des Übertragungsglie­ des und geeignete Einstellung seiner Zeitkonstante, wird das richtige Korrekturverhalten erreicht. Dadurch kann das zusätz­ liche Kennfeld zur Bestimmung der Korrekturwerte und die ex­ perimentelle Ermittlung der Korrekturwerte selbst entfallen.According to the A taken from a map injection parameters for transient operating states of the firing engine by the initial value of a transmission link corrected the. By suitable selection of the transmission link des and appropriate setting of its time constant, that will correct correction behavior achieved. This can be the additional characteristic map for determining the correction values and the ex there is no need to determine the correction values themselves.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß das Übertragungsglied nicht auf Betriebsparameter der Brennkraftmaschine angewiesen ist, sondern als Eingangs­ größe eine Steuergröße der Brennkraftmaschine verwendet. D.h., das Übertragungsglied wird nicht von einer Systemant­ wort gespeist, muß diese folglich nicht abwarten und ist so­ mit schneller.Another advantage of the method according to the invention lies in that the transmission link is not based on operating parameters the internal combustion engine is instructed, but as an input size used a control variable of the internal combustion engine. That is, the transmission link is not a systematic word fed, it does not have to wait and is so with faster.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.Exemplary embodiments of the invention are described below the drawing explained in more detail.

Die Zeichnung zeigt:The drawing shows:

Fig. 1 Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung; Fig. 1 block diagram of a method according to the invention for controlling the fuel injection;

Fig. 2 den graphischen Verlauf von Steuerungs- und Motorpara­ metern nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, wobei Fig. 2 shows the graphical course of control and Motorpara meters according to the inventive method, wherein

Fig. 2a den Verlauf des Pedalgeberwertes P darstellt, Fig. 2a shows the curve of the pedal sensor value P represents

Fig. 2b den Drehzahlverlauf und Fig. 2b the speed curve and

Fig. 2c ein Graph mit der Darstellung des Einspritzwinkels ist; und Figure 2c is a graph showing the injection angle; and

Fig. 3 ein Blockschaltbild nach einem anderen Ausführungsbei­ spiel des erfindungsgemäßen Verfahrens. Fig. 3 is a block diagram according to another game Ausführungsbei of the inventive method.

In Fig. 1 wird eine bevorzugte Ausführung des erfindungsge­ mäßen Verfahrens zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung bei einer Brennkraftmaschine dargestellt. Ein Fahrerwunsch wird durch den Wert P eines Gebers 1 am Fahrpedal ausgedrückt und einem Kennfeld 2 zugeführt, das daraus die Gesamtmasse M des einzuspritzenden Kraftstoffes bestimmt. Diese wird einem Kennfeld 3 zugeführt. Diesem Kennfeld 3 wird darüber hinaus noch die aktuell vorliegende Drehzahl N der Brennkraftma­ schine (BKM) 4 zugeführt. Aus diesen Werten N und M bestimmt das Kennfeld 3 einen Einspritzbeginnwinkel SOI. Die im Kenn­ feld 3 abgelegten Einspritzbeginnwinkel SOI zu den Eingangs­ größen M und N wurden unter stationären Bedingungen bestimmt. Der Ausgang des Kennfelds 3 gibt somit den optimalen Ein­ spritzbeginnwinkel für stationäre Betriebszustände der Brenn­ kraftmaschine 4 dar.In Fig. 1, a preferred embodiment of the inventive method for controlling the fuel injection in an internal combustion engine is shown. A driver's request is expressed by the value P of an encoder 1 on the accelerator pedal and fed to a map 2 , which determines the total mass M of the fuel to be injected therefrom. This is fed to a map 3 . The current engine speed N of the internal combustion engine (BKM) 4 is also fed to this map 3 . The map 3 determines an injection start angle SOI from these values N and M. The injection angle SOI stored in the characteristic field 3 for the input variables M and N were determined under stationary conditions. The output of the map 3 thus gives the optimum injection angle for stationary operating states of the internal combustion engine 4 .

Für instationäre Betriebszustände der Brennkraftmaschine, d. h. für Änderungen in Last oder Drehzahl, sind die vom Kenn­ feld 3 ermittelten Einspritzbeginnwinkel SOI nicht optimal hinsichtlich Kriterien wie Geräuschentwicklung, Kraftstoff­ verbrauch oder Abgasverhalten.For transient operating states of the internal combustion engine, ie for changes in load or speed, the injection angle SOI determined by characteristic field 3 is not optimal with regard to criteria such as noise, fuel consumption or exhaust gas behavior.

Um für instationäre Betriebszustände optimale Einspritzbe­ ginnwinkel zu erhalten, ist erfindungsgemäß ein Übertragungs­ glied 5 vorgesehen. Dieses Übertragungsglied 5 erhält als Eingangsgröße das Signal P des Gebers 1. Das Übertragungs­ glied 5 führt eine mathematische Operation ausgehend von der Eingangsgröße P aus. Diese mathematische Operation kann z. B. eine verzögerte Differentiation (DT1-Glied) sein. Das Über­ tragungsglied 5 bestimmt aus seiner Eingangsgröße P einen Korrekturwert SOI_DIF. Daraus werden zusammen mit dem von Kennfeld 3 ausgegebenen Einspritzbeginnwinkel SOI für den in­ stationären Zustand der Brennkraftmaschine 4 in einer Addier­ stufe 6 korrigierte Einspritzbeginnwinkel SOI_COR gebildet. Die nun erhaltenen Einspritzbeginnwinkel SOI_COR sind für den instationären Betriebszustand der Brennkraftmaschine 4 opti­ mal, insbesondere hinsichtlich Geräuschentwicklung, Kraft­ stoffverbrauch oder Abgasverhalten. Die Beeinflussung der Be­ ginnwinkel kann auf alle Einspritzungen wirken. In Frage kom­ men dabei Vor- und Haupteinspritzung, oder nur eine von bei­ den.In order to obtain optimum injection angles for transient operating conditions, a transmission element 5 is provided according to the invention. This transmission element 5 receives the signal P of the encoder 1 as an input variable. The transmission element 5 carries out a mathematical operation based on the input variable P. This mathematical operation can e.g. B. be a delayed differentiation (DT1 element). The transmission element 5 determines a correction value SOI_DIF from its input variable P. From this, together with the injection start angle SOI output by map 3 for the stationary state of the internal combustion engine 4 in an adder 6 corrected injection start angle SOI_COR are formed. The SOI_COR injection start angles now obtained are optimal for the transient operating state of the internal combustion engine 4 , in particular with regard to noise, fuel consumption or exhaust gas behavior. Influencing the start angle can affect all injections. Pre-injection and main injection, or just one of the two, come into question.

In Fig. 2 ist ein zeitlicher Verlauf von Parametern für ein erfindungsgemäßes Verfahren dargestellt. Auf der X-Achse ist die Zeit, auf der Y-Achse sind die entsprechenden Parameter­ werte aufgetragen. So ist in Fig. 2a der Wert P des Gebers 1, in Fig. 2b die Drehzahl N, und in Fig. 2c ein Einspritzwinkel α auf der y-Achse aufgetragen. Zum Zeitpunkt t1 wünscht der Fahrer die Drehzahl zu erhöhen. Der dem Fahrerwunsch entspre­ chende Wert P steigt sprungartig auf einen höheren Wert. Bis zu diesem Zeitpunkt erfolgte die Kraftstoffeinspritzung der Brennkraftmaschine zum Einspritzbeginnwinkel SOI. Die vom Korrekturglied gelieferte Korrektur SOI_DIF war Null, da der Wert P konstant war und somit ein stationärer Betriebszustand vorlag. Mit der sprunghaften Änderung des Wertes P tritt ein instationärer Betriebszustand ein. Die im stationären Zustand optimalen Einspritzbeginnwinkel SOI werden mit dem Übertra­ gungsglied 5 gelieferten Wert SOI_DIF zu Einspritzbeginnwin­ keln SOI_COR korrigiert, die für diesen instationären Be­ triebszustand optimal sind. Das Übertragungsglied verwendet zum Bestimmen der Korrekturwerte SOI_DIF den aus dem Fahrer­ wunsch abgeleiteten Wert P. Das Verhalten des Übertragungs­ gliedes, und damit der Verlauf der Kurve SOI_DIF, kann durch geeignete Wahl des Übertragungsgliedes und Einstellung von Zeitparametern des Übertragungsgliedes beeinflußt werden. Als Übertragungsglieder kommen in Frage:
DT1 Differentialglied mit einer Zeitkonstante;
DT2 Differentialglied mit zwei Zeitkonstanten;
PDTI Proportionaldifferentialglied mit einer Zeitkonstante;
PDT2 Proportionaldifferentialglied mit zwei Zeitkonstanten.In FIG. 2, a time characteristic of parameters is shown of an inventive method. The time is plotted on the X axis and the corresponding parameter values are plotted on the Y axis. The value P of the sensor 1 is plotted in FIG. 2a, the speed N in FIG. 2b, and an injection angle α is plotted on the y axis in FIG. 2c. At time t 1, the driver wishes to increase the speed. The value P corresponding to the driver's request suddenly increases to a higher value. Up to this point in time, the internal combustion engine was injected with fuel at the start of injection angle SOI. The correction SOI_DIF supplied by the correction element was zero, since the value P was constant and was therefore in a stationary operating state. With the sudden change in the value P, an unsteady operating state occurs. The optimum injection start angle SOI in the steady state is corrected with the value SOI_DIF supplied to the transmission element 5 for injection start angle SOI_COR, which are optimal for this transient operating state. The transmission link uses the value P derived from the driver's request to determine the correction values SOI_DIF. The behavior of the transmission link, and thus the course of the curve SOI_DIF, can be influenced by a suitable choice of the transmission link and setting of time parameters of the transmission link. Possible transmission links are:
DT1 differential element with a time constant;
DT2 differential element with two time constants;
PDTI proportional differential element with a time constant;
PDT2 proportional differential element with two time constants.

Das differenzierende Verhalten eines Übertragungsgliedes ist dadurch gekennzeichnet, daß sein Ausgangssignal nach Abklin­ gen aller Übergangsvorgänge der zeitlichen Ableitung des Ein­ gangssignals proportional ist. P-Verhalten (proportionales Verhalten) hat ein Übertragungsglied, bei dem im Beharrungs­ zustand die Ausgangsgröße linear von der Eingangsgröße ab­ hängt. Die beschriebenen PDT- und DT-Übertragungsglieder wei­ sen darüber hinaus noch eine oder zwei Zeitkonstanten auf, über die das Zeitverhalten, mit dem das Übertragungsglied auf eine Änderung der Eingangsgröße reagiert, eingestellt werden kann. Je nach Einstellung dieses Zeitverhaltens dauert es un­ terschiedlich lange nach dem Sprung von einer Eingangsgröße auf einen neuen konstanten Wert, bis der Einspritzkorrektur­ wert SOI_DIF wieder zu Null geworden ist und der korrigierte Einspritzbeginnwinkel SOI_COR dem vom Kennfeld 3 gelieferten Einspritzbeginnwinkel SOI für den stationären Betriebszustand entspricht. Nach dem Zeitpunkt t2 ist wieder ein stationärer Betriebszustand erreicht, die Drehzahl N ist angestiegen und bleibt konstant. Der Korrekturwert SOI_COR des Übertragungs­ gliedes ist auf Null zurückgegangen und die Brennkraftmaschi­ ne wird mit dem für diesen stationären Betriebszustand opti­ malen Einspritzbeginnwinkel SOI betrieben.The differentiating behavior of a transmission element is characterized in that its output signal, after declining all transition processes, is proportional to the time derivative of the input signal. P-behavior (proportional behavior) has a transmission element, in which, in the steady state, the output variable depends linearly on the input variable. The PDT and DT transmission elements described also have one or two time constants via which the time behavior with which the transmission element responds to a change in the input variable can be set. Depending on the setting of this time behavior, it takes a different amount of time after the jump from an input variable to a new constant value until the injection correction value SOI_DIF has returned to zero and the corrected injection start angle SOI_COR corresponds to the injection start angle SOI provided by map 3 for the steady-state operating state. After the time t 2 , a steady operating state is reached again, the speed N has increased and remains constant. The correction value SOI_COR of the transmission element has dropped to zero and the internal combustion engine is operated with the optimal injection start angle SOI for this stationary operating state.

Fig. 3 stellt eine alternative Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens zum Regeln der Einspritzparameter ei­ ner Brennkraftmaschine 4 dar. Die mit den Bezugszeichen 1, 2, 3, 4 und 5 bezeichneten Elemente entsprechen denen in Fig. 1. Analog zu dem anhand der Fig. 1 dargestellten Vorgehen, wird ein Einspritzbeginnwinkel SOI aus einem Kennfeld ermittelt, der für stationäre Betriebszustände der Brennkraftmaschine 4 optimal ist. Zum Anpassen an instationäre Betriebszustände wird von einem Übertragungsglied 5 eine Korrektur SOI_DIF für den Einspritzbeginnwinkel bestimmt. Im Unterschied zum Aus­ führungsbeispiel nach Fig. 1 wird als Eingangsgröße des Über­ tragungsgliedes 5 jedoch nicht der Wert P des Gebers 1 ver­ wendet, sondern der für den stationären Zustand optimale Ein­ spritzbeginnwinkel SOI. FIG. 3 shows an alternative embodiment of the method according to the invention for regulating the injection parameters of an internal combustion engine 4. The elements identified by reference numerals 1 , 2 , 3 , 4 and 5 correspond to those in FIG. 1 . 1, an injection start angle SOI is determined from a map that is optimal for stationary operating states of the internal combustion engine 4 . To adapt to transient operating states, a correction SOI_DIF for the injection start angle is determined by a transmission element 5 . In contrast to the imple mentation example of FIG. 1 is tragungsgliedes as an input value of more than 5 but not the value of the encoder P 1 turns of changes, but the optimal steady state An injection starting angle SOI.

Claims (9)

l. Verfahren zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung bei einer Brennkraftmaschine, bei dem entsprechend einem Fahrerwunsch und Eingangsgrößen, insbesondere der Motordrehzahl, ein in einem Steuergerät der Brennkraftmaschine abgespeicherter Ein­ spritzparameter für den stationären Betrieb der Brennkraftma­ schine ausgegeben wird und der Einspritzparameter für ein verbessertes Betriebsverhalten im instationären Betriebs zu­ stand verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der abge­ speicherte Einspritzparameter (SOI) mit einem Korrekturwert (SOI_DIF) verändert wird, der in einem Korrekturelement (5) im instationären Betriebszustand der Brennkraftmaschine (4) erzeugt wird.l. Method for controlling the fuel injection in an internal combustion engine, in which an injection parameter stored in a control unit of the internal combustion engine for stationary operation of the internal combustion engine is output in accordance with a driver's request and input variables, in particular the engine speed, and the injection parameter for an improved operating behavior in non-stationary operation stand is changed, characterized in that the stored injection parameter (SOI) is changed with a correction value (SOI_DIF) which is generated in a correction element ( 5 ) in the transient operating state of the internal combustion engine ( 4 ). 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Korrekturelement (5) ein Übertragungsglied verwendet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that a transmission element is used as the correction element ( 5 ). 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrerwunsch (p) als Eingabe für das Korrekturelement (5) verwendet wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the driver's request (p) is used as input for the correction element ( 5 ). 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Eingangsgröße für das Korrekturelement (5) der Ein­ spritzparameter (SOI) verwendet wird.4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that an injection parameter (SOI) is used as the input variable for the correction element ( 5 ). 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Korrekturwert (SOI_DIF) und der Ein­ spritzparameter (SOI) additiv zusammen geführt werden.5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized ge indicates that the correction value (SOI_DIF) and the on injection parameters (SOI) are added together. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Übertragungsglied (5) ein DT1-Glied ist.6. The method according to any one of claims 2 to 5, characterized in that the transmission element ( 5 ) is a DT1 element. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Übertragungsglied ein DT2-Glied ist. 7. The method according to any one of claims 2 to 5, characterized ge indicates that the transmission link is a DT2 link.   8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Übertragungsglied (5) ein PDT1-Glied ist.8. The method according to any one of claims 2 to 5, characterized in that the transmission element ( 5 ) is a PDT1 element. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Übertragungsglied (5) ein PDT2-Glied ist.9. The method according to any one of claims 2 to 5, characterized in that the transmission element ( 5 ) is a PDT2 element.
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